KR101422422B1 - Ｄｍｖｄ 처리 향상을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

디코더 측 모션 벡터 도출(DMVD) 코딩된 블록들이 병렬로 디코드되도록, 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들에 대한 디코더 측 모션 추정(ME) 의존성이 제거될 수 있다. 미러 ME 및 투영 ME는 단지 두 개의 참조 픽쳐에 대해서만 수행되며, 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들은 디코더 측 ME의 측정 메트릭에 고려되지 않을 것이다. 또한, 비디오 디코더에서, 공간적으로 이웃하는 DMVD 블록의 모션 벡터를 계산하고, 상기 계산된 모션 벡터를 이용하여 DMVD 블록의 이웃 블록들의 모션 벡터를 예측하고, 상기 DMVD 블록 및 타겟 블록을 병렬로 디코딩함으로써 현재 픽쳐의 상기 타겟 블록의 모션 추정이 수행될 수 있다. 또한, 현재 픽쳐의 타겟 블록의 최적의 모션 벡터를 결정하는 것은 탐색 윈도우 내에서 단지 후보 모션 벡터만을 탐색함으로써 수행될 수 있으며, 여기서 후보 모션 벡터는 이웃 블록들의 모션 벡터들 주위에서 작은 범위의 모션 탐색으로부터 도출된다.

Description

ＤＭＶＤ 처리 향상을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ENHANCED DMVD PROCESSING}
관련 출원
본 출원은 2010년 7월 15일 출원된 미국 임시 출원 제61/364,565호의 이익을 주장하며, 이 임시 출원은 본 명세서에서 그 전체가 참조 문헌으로 인용된다.
본 출원은 또한 다음과 같은 특허 출원과 관련된다.
2010년 1월 14일 출원된 미국 특허 출원 제12/657,168호.
2009년 9월 25일 출원된 미국 특허 출원 제12/567,540호.
2009년 9월 25일 출원된 미국 특허 출원 제12/566,823호.
2009년 10월 20일 출원된 미국 특허 출원 제12/582,061호.
전통적인 비디오 코딩 시스템에서, 모션 추정(ME)은 인코더에서 현재 인코딩 블록의 모션 예측을 위한 모션 벡터를 획득하기 위해 수행될 수 있다. 이러한 모션 벡터는 이어서 이진 스트림(binary stream)으로 인코드되어 디코더로 전송될 수 있다. 이에 따라 디코더는 현재 디코딩 블록의 모션 보상을 수행할 수 있게 된다. 어떤 진보된 비디오 코딩 표준, 예를 들면, H.264/AVC에서, 매크로블록(MB)은 인코딩을 위해 더 작은 블록들로 분할될 수 있으며, 각 서브 분할된 블록에는 모션 벡터가 부여될 수 있다. 결과적으로, 만일 MB가 4x4 블록으로 분할된다면, 예측 코딩 MB의 경우 16개까지의 모션 벡터 그리고 양방향 예측(bi-predictive) 코딩 MB의 경우 32개까지의 모션 벡터가 있을 수 있고, 이는 상당한 오버헤드를 나타낼 수 있다. 모션 코딩 블록들이 강력한 시간적 및 공간적 상관관계를 갖는다는 점을 고려하여, 디코더 측에서 모션 추정은 재구성된 참조 픽쳐(reference pictures) 또는 재구성된 공간적으로 이웃하는 블록들(spatially neighboring blocks)에 기초하여 수행될 수 있다. 이에 따라 디코더는 인코더로부터 모션 벡터를 수신하는 대신에, 현재 블록의 모션 벡터 자체를 도출할 수 있게 된다. 이와 같은 디코더 측 모션 벡터 도출(decoder-side motion vector derivation: DMVD) 방법은 디코더의 계산 복잡도를 높일 수 있지만, 이는 대역폭을 절감함으로써 기존 비디오 코덱(codec) 시스템의 효율성을 개선할 수 있다.
디코더 측에서, 만일 블록이 DMVD 방법을 이용하여 인코드된다면, 그의 모션 벡터는 단지 디코더 측 모션 추정을 수행한 이후에만 이용가능할 수 있다. 이러한 처리는 다음과 같은 두 가지 점에서 병렬(parallel) 디코딩 구현에 영향을 미칠 수 있다. 첫째, 만일 디코더 측 모션 추정이 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들을 이용한다면, DMVD 블록의 디코딩은 단지 (모션 추정시에 사용된 픽셀들을 포함하는) 그의 이웃 블록들이 모두 디코드된 이후에만 시작할 수 있다. 둘째, 만일 하나의 블록이 DMVD 모드에서 인코드된다면, 그의 모션 벡터는 그의 이웃 블록들의 모션 벡터 예측에 사용될 수 있다. 그러므로, 모션 벡터 추정을 위해 이와 같은 현재의 DMVD 코딩된 블록의 모션 벡터를 사용하는 그의 이웃 블록들의 디코딩 프로세스는 단지 현재 DMVD 블록의 모션 추정이 완료된 이후에만 시작할 수 있다. 따라서, 전술한 처리에는 의존성이 존재하며, 이 경우 이러한 의존성은 디코딩 속도를 느리게 할 수 있다. 특히, 디코더 측에서 이러한 처리는 병렬 DMVD 알고리즘에 덜 따를 수 있다.
또한, 디코더 측에서 모션 추정은 일부 구현예에서 탐색 윈도우(search window) 내에 있음직한 모션 벡터 후보들(candidates) 사이에서 탐색을 필요로 한다. 이러한 탐색은 소모적인 탐색일 수 있거나 또는 여러 공지의 고속 탐색 알고리즘 중 어떤 것에 의존할 수 있다. 비교적 고속인 탐색 알고리즘이 사용되더라도, 최적의 후보를 구할 수 있기 전에 상당 수의 후보들이 평가되어야 할 수 있다. 이는 디코더 측에서 처리하는데 너무 비효율적이다.
도 1은 일 실시예에 따른 비디오 인코더 시스템의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 비디오 디코더 시스템의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 디코더에서의 미러(mirror) 모션 추정(ME)을 예시하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 디코더에서의 투영(projective) ME를 예시하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 디코더에서의 공간적 이웃 블록 ME를 예시하는 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 디코더에서의 시간적으로 공동 위치된(collocated) 블록 ME를 예시하는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 디코더에서의 DMVD 인코드된 블록의 모션 추정 및 디코딩을 예시하는 흐름도이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 현재 블록의 디코딩에서 사용될 수 있는 현재 블록 및 이웃 블록들을 예시한다.
도 9는 일 실시예에 따른, 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 추정 및 디코딩을 예시하는 흐름도이다.
도 10은 대안의 실시예에 따른, 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 추정 및 디코딩을 예시하는 흐름도이다.
도 11은 일 실시예의 소프트웨어 또는 펌웨어 구현예를 예시하는 도면이다.
이제, 첨부의 도면을 참조하여 일 실시예가 기술된다. 특정 구성 및 배열이 설명되지만, 이것은 단지 설명 목적으로만 이루어진 것임을 알아야 한다. 당업자는 본 설명의 정신 및 범주로부터 벗어남이 없이 다른 구성 및 배열도 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 당업자에게는 이것이 본 명세서에서 기술된 바와 다른 각종 다른 시스템 및 응용에서도 또한 사용될 수 있음이 자명할 것이다.
본 명세서에는 비디오 압축/압축해제 시스템의 디코더에서 처리를 향상시키는 방법 및 시스템이 개시된다.
본 명세서에서 기술된 처리 향상은 비디오 압축 및 압축해제를 각각 구현하는 비디오 인코더/디코더 시스템의 문맥에서 이루어질 수 있다. 도 1은 자기(self) MV 도출 모듈(140)을 포함할 수 있는 예시적인 H.264 비디오 인코더 아키텍처(100)를 예시하며, 여기서 H.264는 비디오 코덱 표준이다. 현재 비디오 정보는 다수의 프레임 형태로 현재 비디오 블록(110)으로부터 제공될 수 있다. 현재 비디오는 차분(differencing) 유닛(111)으로 전달될 수 있다. 차분 유닛(111)은 차분 펄스 코드 변조(DPCM)(코어 비디오 인코딩이라고도 함) 루프의 일부일 수 있으며, 이 루프는 모션 보상 스테이지(122) 및 모션 추정 스테이지(118)를 포함할 수 있다. 이 루프는 또한 인트라(intra) 예측 스테이지(120), 및 인트라 보간(interpolation) 스테이지(124)를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는, 이 루프 내에 인-루프 디블록킹(in-loop deblocking) 필터(126)가 루프에 사용될 수 있다.
현재 비디오는 차분 유닛(111)과 모션 추정 스테이지(118)로 제공될 수 있다. 모션 보상 스테이지(122) 또는 인트라 보간 스테이지(124)는 스위치(123)를 통해 출력을 생성할 수 있으며, 이 출력은 이어서 현재 비디오(110)에서 감산되어 오차(residual)가 생성될 수 있다. 이 오차는 이어서 변환/양자화 스테이지(112)에서 변환되고 양자화될 수 있으며 블록(114)에서 엔트로피 인코딩된다. 블록(116)에서 채널 출력이라는 결과가 얻어진다.
모션 보상 스테이지(122) 또는 인트라 보간 스테이지(124)의 출력은 가산기(133)로 제공될 수 있으며, 이 가산기는 또한 역양자화 유닛(130) 및 역변환 유닛(132)으로부터 입력을 수신할 수 있다. 이러한 나중의 두 유닛은 변환/양자화 스테이지(112)의 변환 및 양자화를 원래 상태로 되돌릴 수 있다. 역변환 유닛(132)은 역양자화되고 역변환된 정보를 다시 루프에 제공할 수 있다.
자기 MV 도출 모듈(140)은 이전에 디코드된 픽셀들로부터 모션 벡터를 도출하기 위해 본 명세서에서 기술된 처리를 구현할 수 있다. 자기 MV 도출 모듈(140)은 인-루프 디블록킹 필터(126)의 출력을 수신할 수 있고, 출력을 모션 보상 스테이지(122)로 제공할 수 있다.
도 2는 자기 MV 도출 모듈(210)을 갖는 H.264 비디오 디코더(200)를 예시한다. 여기서, 도 1의 인코더(100)에 대한 디코더(200)는 엔트로피 디코딩 유닛(240)에 연결된 채널 입력(238)을 포함할 수 있다. 디코딩 유닛(240)으로부터의 출력은 역양자화 유닛(242) 및 역변환 유닛(244)과, 자기 MV 도출 모듈(210)로 제공될 수 있다. 자기 MV 도출 모듈(210)은 모션 보상 유닛(248)에 연결될 수 있다. 엔트로피 디코딩 유닛(240)의 출력은 또한 선택기 스위치(223)를 피드(feed)할 수 있는 인트라 보간 유닛(254)으로 제공될 수 있다. 이어서, 역변환 유닛(244)과, 스위치(223)에 의해 선택되는 모션 보상 유닛(248) 또는 인트라 보간 유닛(254) 중 어느 하나로부터의 정보는 합쳐져서 인-루프 디블록킹 유닛(246)으로 제공되고 인트라 보간 유닛(254)으로 피드백될 수 있다. 인-루프 디블록킹 유닛(246)의 출력은 이어서 자기 MV 도출 모듈(210)로 전달될 수 있다.
인코더에서 자기 MV 도출 모듈은 비디오 디코더 측과 동기화할 수 있다. 자기 MV 도출 모듈은 대안으로 일반적인 비디오 코덱 아키텍처에 적용될 수 있으며, H.264 코딩 아키텍처로 한정되지 않는다.
전술한 인코더 및 디코더와, 전술한 바와 같이 이들에 의해 수행되는 처리는 하드웨어, 펌웨어, 또는 소프트웨어, 또는 이들의 어떤 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 개시된 임의의 하나 이상의 특징은 이산 로직 및 집적 회로 로직, 주문형 반도체(ASIC) 로직, 및 마이크로컨트롤러를 포함하여 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 및 이들의 조합으로 구현될 수 있으며, 도메인에 특정한 집적 회로 패키지, 또는 집적 회로 패키지들의 조합의 일부로서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 소프트웨어라는 용어는 컴퓨터 시스템이 본 명세서에서 개시된 하나 이상의 특징 및/또는 특징들의 조합을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램 로직이 저장된 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 지칭한다.
공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들에 대한 의존성
디코더 측 모션 추정(ME)은 현재 코딩 블록의 모션이 그 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션과 참조 픽쳐(reference pictures)에서 그 블록에 시간으로 이웃하는 블록들의 모션과 강력한 상관관계를 가질 수 있다는 가정을 기초로 한다. 도 3 내지 도 6은 서로 다른 종류의 상관관계를 이용할 수 있는 서로 다른 디코더 측의 ME 방법들을 도시한다.
도 3에서 미러(mirror) ME 및 도 4에서 투영(projective) ME는 시간적 모션 상관관계를 이용하여 두 참조 프레임 간에서 수행될 수 있다. 도 3의 실시예에서는, 순방향(forward) 참조 프레임(320) 및 역방향(backward) 참조 프레임(330) 사이에 두 양방향 예측(bi-predictive) 프레임(B 프레임)(310 및 315)이 존재할 수 있다. 프레임(310)은 현재 인코딩 프레임일 수 있다. 현재 블록(340)을 인코딩할 때, 참조 프레임(320 및 330)의 탐색 윈도우(360 및 370) 내에서 각각 탐색을 수행함으로써 모션 벡터를 획득하기 위해 미러 ME가 수행될 수 있다. 전술한 바와 같이, 디코더에서 현재 입력 블록이 이용할 수 없는 경우, 두 참조 프레임을 이용하여 미러 ME가 수행될 수 있다.
도 4는 두 순방향 참조 프레임, 즉 (참조 프레임(420)으로 도시된) 순방향(FW) Ref0 및 (참조 프레임(430)으로 도시된) FW Ref1을 이용할 수 있는 예시적인 투영 ME 프로세스(400)를 도시한다. 이들 참조 프레임은 (프레임(410)으로 도시된) 현재 프레임 P의 현재 타겟(target) 블록(440)의 모션 벡터를 도출하는데 사용될 수 있다. 탐색 윈도우(470)는 참조 프레임(420)에서 지정될 수 있으며, 탐색 경로는 탐색 윈도우(470) 내에서 지정될 수 있다. 탐색 경로에서 각 모션 벡터 MV0마다, 그의 투영 모션 벡터 MV1은 참조 프레임(430)의 탐색 윈도우(460) 내에서 결정될 수 있다. 각각의 모션 벡터 쌍, 즉 MV0 및 그와 연관된 모션 벡터 MV1마다, (1) 참조 프레임(420)에서 MV0에 의해 지시되는 참조 블록(480)과 (2) 참조 프레임(430)에서 MV1에 의해 지시되는 참조 블록(450) 사이에서 절대차들의 합과 같은 메트릭(metric)이 계산될 수 있다. 이어서, 메트릭의 최적값, 예를 들어, 최소값 SAD를 산출하는 모션 벡터 MV0가 타겟 블록(440)의 모션 벡터로서 선택될 수 있다.
현재 블록의 출력 모션 벡터의 정확도를 향상시키기 위해, 일부 구현예는 디코더 측 ME의 측정 메트릭에 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들을 포함시킬 수 있다. 도 5에서, 공간적 모션 상관관계를 이용하여 공간적으로 이웃하는 블록들에 대해 디코더 측 ME가 수행될 수 있다. 도 5는 현재 픽쳐(또는 프레임)(510)의 하나 이상의 이웃 블록들(540)(여기서 타겟 블록(530)의 위와 좌측에 있는 블록들로 도시됨)을 이용할 수 있는 일 실시예(500)를 도시한다. 이에 따라 이전 참조 프레임(520) 및 다음 참조 프레임(560)의 각각의 하나 이상의 대응하는 블록들(550 및 555)에 기초하여 모션 벡터가 생성될 수 있으며, 여기서 "이전" 및 "다음"이라는 용어는 시간적 순서를 말한다. 이어서, 모션 벡터는 타겟 블록(530)에 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 타겟 블록의 위, 좌측, 위와 좌측, 및 위와 우측에 있는 공간적 이웃 블록들을 결정하는데 래스터(raster) 스캔 코딩 순서가 사용될 수 있다. 이러한 접근법은 디코딩을 위해 이전 프레임 및 다음 프레임 둘 다를 이용하는 B 프레임에 사용될 수 있다.
도 5에 예시된 접근법은 현재 프레임에서 공간적으로 이웃하는 블록들이 순차적 스캔 코딩 순서에서 타겟 블록 전에 디코드되는 한 이들 이웃하는 블록들의 이용가능한 픽셀들에 적용될 수 있다. 더욱이, 이러한 접근법은 현재 프레임의 참조 프레임 목록에 있는 참조 프레임들에 대해 모션 탐색을 적용할 수 있다.
도 5의 실시예의 처리는 다음과 같이 이루어질 수 있다. 먼저, 현재 프레임에서 하나 이상의 픽셀 블록들이 식별될 수 있으며, 여기서 식별된 블록들은 현재 프레임의 타겟 블록에 이웃한다. 이어서, 식별된 블록들의 모션 탐색은 시간적으로 후속하는 참조 프레임의 대응하는 블록들 및 이전 참조 프레임의 대응하는 블록들에 기초하여 수행될 수 있다. 모션 탐색 결과 식별된 블록들의 모션 벡터를 얻을 수 있다. 대안으로, 이웃 블록들의 모션 벡터는 이들 블록의 식별 이전에 결정될 수 있다. 이어서, 모션 벡터는 타겟 블록의 모션 벡터를 도출하는데 사용될 수 있으며, 이는 이어서 타겟 블록의 모션 보상에 사용될 수 있다. 이러한 도출은 당업자에게 공지된 어떤 적절한 프로세스를 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 프로세스는, 예를 들어 제한없이, 가중 평균(weighted averaging) 또는 미디언 필터링(median filtering)일 수 있다.
만일 현재 픽쳐가 참조 버퍼 내에 있는 역방향 및 순방향 참조 픽쳐 둘 다를 갖는다면, 픽쳐 레벨 및 블록 레벨 적응적 탐색 범위 벡터를 획득하기 위해 미러 ME에 사용된 바와 동일한 방법이 사용될 수 있다. 그렇지 않고, 만일 단지 순방향 참조 픽쳐만 이용가능하면, 픽쳐 레벨 및 블록 레벨 적응적 탐색 범위를 얻기 위해 투영 ME에 대해서 전술한 방법이 사용될 수 있다.
시간적 순서에서 재구성된 이전 및 다음 프레임의 대응하는 블록들은 모션 벡터를 도출하는데 사용될 수 있다. 이러한 접근법이 도 6에 예시되어 있다. 현재 프레임(610)의 타겟 블록(630)을 인코드하기 위해, 이미 디코드된 픽셀들이 사용될 수 있으며, 이 경우 이들 픽셀은 여기서 프레임(615)으로 도시된 이전 픽쳐의 대응하는 블록(640)과, 픽쳐(655)으로 도시된 다음 프레임의 대응하는 블록(665)에서 발견될 수 있다. 참조 프레임, 즉 픽쳐(620)의 하나 이상의 블록(650)을 통해 모션 탐색을 행함으로써 대응하는 블록(640)에 대한 제1 모션 벡터가 도출될 수 있다. 블록(들)(650)은 이전 픽쳐(615)의 블록(640)에 대응하는 참조 프레임(620)의 블록에 이웃할 수 있다. 참조 픽쳐, 즉, 프레임(660)의 하나 이상의 블록(670)을 통해 모션 탐색을 행함으로써 다음 프레임(655)의 대응하는 블록(665)에 대한 제2 모션 벡터가 도출될 수 있다. 블록(들)(670)은 다음 프레임(655)의 블록(665)에 대응하는 또 다른 참조 픽쳐(660)의 블록에 이웃할 수 있다. 제1 및 제2 모션 벡터에 기초하여, 타겟 블록(630)의 순방향 및/또는 역방향 모션 벡터가 결정될 수 있다. 이러한 나중의 모션 벡터는 이어서 타겟 블록의 모션 보상에 사용될 수 있다.
그러한 상황에서 ME 처리는 다음과 같을 수 있다. 먼저, 이전 프레임에서 블록이 식별될 수 있으며, 여기서 이와 같이 식별된 블록은 현재 프레임의 타겟 블록에 대응할 수 있다. 이와 같이 식별된 이전 프레임의 블록에 대한 제1 모션 벡터가 결정될 수 있으며, 여기서 제1 모션 벡터는 제1 참조 프레임의 대응하는 블록에 대해 정의될 수 있다. 다음 프레임에서 블록이 식별될 수 있으며, 여기서 이 블록은 현재 프레임의 타겟 블록에 대응할 수 있다. 다음 프레임의 식별된 블록에 대한 제2 모션 벡터가 결정될 수 있으며, 여기서 제2 모션 벡터는 제2 참조 프레임의 대응하는 블록에 대해 정의될 수 있다. 전술한 각각의 제1 및 제2 모션 벡터를 이용하여 타겟 블록에 대한 하나 또는 두 개의 모션 벡터가 결정될 수 있다. 디코더에서 유사한 처리가 실시될 수 있다.
현재 픽쳐를 인코딩/디코딩할 때, 이전 프레임(615)과 참조 프레임(620) 간의 블록 모션 벡터가 이용가능할 수 있다. 이러한 모션 벡터를 이용하면, 투영 ME에 대해서 전술한 방식으로 픽쳐 레벨 적응적 탐색 범위가 결정될 수 있다. 대응하는 블록 및 그 대응하는 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터는 미러 ME의 경우에서와 같이 블록 레벨 적응적 탐색 범위를 도출하는데 사용될 수 있다.
공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들은 디코더 측 ME에서 사용될 수 있기 때문에, DMVD 모드에서 인코드된 블록의 디코딩은 단지 필요로 하는 공간적으로 이웃하는 픽셀들이 모두 디코드된 이후에만 시작할 수 있다. 이러한 디코딩 의존성은 블록 디코딩의 병렬 구현의 효율성에 영향을 미칠 수 있다.
DMVD 코딩된 블록들이 병렬로 디코드되도록, 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들에 대한 디코더 측 ME의 의존성이 제거될 수 있다. 이어서 도 3 및 도 4에서 각각의 미러 ME 및 투영 ME는 단지 두 참조 픽쳐에 대해서만 수행될 수 있으며, 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들은 디코더 측 ME의 측정 메트릭에서 고려되지 않을 수 있다. 도 5에서 공간적으로 이웃하는 블록 ME는 도 6에 도시된 시간적으로 공동 위치된 블록 ME로 기능적으로 대체될 것이며, 즉 디코더 측 ME는 현재 픽쳐에서 공간적으로 이웃하는 블록들 대신에, 참조 픽쳐에서 공동 위치된 블록에 대해 수행될 수 있다.
이러한 디코딩 방법이 도 7에 예시되어 있다. (710)에서, 디코더에서 DMVD 코딩된 블록이 수신될 수 있다. (720)에서, ME가 수행될 수 있다. 이는 참조 픽쳐에서 시간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들을 이용하여 행해질 수 있다. 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들은 사용되지 않는다. (730)에서, DMVD 코딩된 블록이 디코드될 수 있다.
일 실시예에서, 디코딩은 비-DMVD 코딩된 블록의 디코딩과 병렬로 행해질 수 있다. 현재 픽쳐의 디코딩 전에 재구성된 참조 픽쳐가 준비되어, 단지 참조 픽쳐에 대해서만 디코더 측 ME가 수행될 수 있기 때문에, 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들에 대한 DMVD 인코드된 블록의 어떠한 디코딩 의존성도 존재하지 않을 수 있다. 그 결과, DMVD 인코드된 블록 및 비-DMVD 인코드된 인터-프레임 코딩된 블록은 병렬로 디코드될 수 있다.
모션 벡터 예측 의존성
비록 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들에 대한 디코딩 의존성이 전술한 시스템 및 방법을 이용하여 해결될 수 있지만, 디코딩 프로세스에서는 여전히 모션 벡터 예측 의존성이 존재할 수 있다. H.264/AVC 표준에서, 모션 벡터 리던던시(redundancy)를 제거하기 위해, 먼저 블록의 모션 벡터가 그 블록에 공간적으로 또는 시간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터로부터 예측될 수 있다. 이어서, 최종 모션 벡터와 예측된 모션 벡터 간의 차이는 디코더 측으로의 전송을 위해 비트스트림으로 인코드될 수 있다. 디코더 측에서, 현재 블록의 최종 모션 벡터를 획득하기 위해, 먼저 예측된 모션 벡터가 공간적으로 또는 시간적으로 이웃하는 블록들의 디코드된 모션 벡터로부터 계산될 수 있으며, 이어서 디코드된 모션 벡터 차이가 예측된 모션 벡터에 더해져 현재 블록의 최종 디코드된 모션 벡터를 획득할 수 있다.
만일 DMVD 모드가 사용되면, 디코더는 DMVD 코딩된 블록의 모션 벡터 자체를 도출할 수 있다. 그러나, 비-DMVD 코딩된 블록의 경우에도, 그의 모션 벡터는 여전히 전술한 방식으로 디코드될 수 있다. 이제, 만일 블록이 DMVD 모드에서 인코드되면, 그의 모션 벡터는 단지 디코더 측 ME를 수행한 이후에만 이용가능할 것이다. 만일 이러한 모션 벡터가 그의 공간적 이웃 블록들의 모션 벡터를 예측하는데 사용되어졌다면, 공간적 이웃 블록들의 디코딩은 단지 DMVD 코딩된 블록의 디코더 측 ME가 완료된 이후에만 시작할 수 있다. 이러한 모션 벡터 예측 의존성은 블록 디코딩의 병렬 구현의 효율성에 영향을 미칠 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 블록(810)과 같은 현재 블록을 인코딩할 때, 그의 모션 벡터를 예측하는데 그 블록에 공간적으로 이웃하는 네 개의 블록들(A, B, C, 및 D)의 모션 벡터들이 사용될 수 있다. 만일 블록들(A, B, C, 및 D) 중 어느 하나가 DMVD 모드에서 인코드되면, DMVD 블록에 대한 모션 벡터 의존성을 제거하는데 다음과 같은 방식들 중 하나가 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 만일 공간적 이웃 블록이 DMVD 블록이면, 그의 모션 벡터는 모션 벡터 예측 프로세스에서 이용가능하지 않은 것으로 표시될 수 있다. 즉, 현재 블록의 모션 벡터는 비-DMVD 코딩된 이웃 블록들의 모션 벡터로부터 예측된다. 이에 대해서는 도 9에 예시되어 있다. (910)에서, 현재의 비-DMVD 블록이 하나 이상의 DMVD 블록과 함께 수신될 수 있다. (920)에서, 현재의 비-DMVD 블록에 대해 공간적으로 이웃하는 DMVD 블록이 존재하는지 여부가 판단될 수 있다. 특히, 이러한 판단은 도 8에 도시된 위치(A...D) 중 어느 곳이라도 비-DMVD 블록에 이웃하는 DMVD 블록이 존재하는지 여부에 대해 이루어질 수 있다. 만일 그렇다면, 그러한 DMVD 블록은 비-DMVD 블록의 모션 벡터 예측 목적으로 이용가능하지 않은 것으로 표시될 수 있다. (930)에서, 현재의 비-DMVD 블록의 모션 벡터가 이웃하는 비-DMVD 블록들의 모션 벡터를 이용하여 예측될 수 있다. (940)에서, 현재의 비-DMVD 블록이 디코드될 수 있다.
대안의 실시예에서, 만일 위치(A...D)(도 8 참조) 중 어느 곳이라도 비-DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 DMVD 블록이 존재한다면, 다른 접근법이 비-DMVD 블록을 디코딩하는데 사용될 수 있다. 이러한 실시예가 도 10에 예시되어 있다. (1010)에서, 디코더는 현재의 비-DMVD 블록을 공간적으로 이웃하는 하나 이상의 DMVD 블록과 함께 수신한다. (1020)에서, 만일 공간적으로 이웃하는 블록이 DMVD 블록이면, 이 DMVD 블록에 대한 모션 벡터가 계산될 수 있다. (1030)에서, 계산된 모션 벡터는 현재의 비-DMVD 블록의 모션 벡터를 예측하는데 사용될 수 있다. (1040)에서, 이와 같이 예측된 모션 벡터가 주어진다면, 현재의 비-DMVD 블록이 디코드될 수 있다.
이와 같이 계산된 모션 벡터는 디코더 측 ME를 수행하기 전에 준비될 수 있기 때문에, 이웃하는 블록들, 예컨대, 현재의 비-DMVD 블록의 디코딩 프로세스는 DMVD 코딩된 블록의 디코더 측 ME 프로세스가 완료될 때까지 대기하지 않고 즉시 시작할 수 있다. 그래서, DMVD 코딩된 블록 및 현재의 비-DMVD 코딩된 블록은 병렬로 디코드될 수 있다.
이웃하는 DMVD 블록의 모션 벡터는 여러 가지 방식 중 어떤 방식으로도 결정될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, DMVD 블록의 계산된 모션 벡터는 그 블록에 공간적으로 이웃하는 블록의 이용가능한 모션 벡터들의 가중 평균일 수 있다.
대안의 실시예에서, DMVD 블록의 계산된 모션 벡터는 그 블록에 공간적으로 이웃하는 블록의 이용가능한 모션 벡터들의 미디언 필터된 값일 수 있다.
대안의 실시예에서, DMVD 블록의 계산된 모션 벡터는 시간적으로 이웃하는 블록의 크기 조정된(scaled) 이용가능한 모션 벡터들의 가중 평균일 수 있다.
대안의 실시예에서, DMVD 블록의 계산된 모션 벡터는 시간적으로 이웃하는 블록의 크기 조정된 이용가능한 모션 벡터들의 미디언 필터된 값일 수 있다.
대안의 실시예에서, DMVD 블록의 계산된 모션 벡터는 그 블록에 공간적으로 이웃하는 블록의 이용가능한 모션 벡터 및 시간적으로 이웃하는 블록의 크기 조정된 이용가능한 모션 벡터의 가중 평균일 수 있다.
대안의 실시예에서, DMVD 블록의 계산된 모션 벡터는 그 블록에 공간적으로 이웃하는 블록의 이용가능한 모션 벡터 및 시간적으로 이웃하는 블록의 크기 조정된 이용가능한 모션 벡터의 미디언 필터된 값일 수 있다.
전술한 방식에 따르면, DMVD 블록의 모션 벡터에 대한 모션 벡터 예측 의존성이 제거될 수 있다. 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들에 대한 의존성의 제거와 더불어, 디코더는 인터-프레임 코딩된 블록들을 (이들 블록이 DMVD 모드에서 인코드되든 비-DMVD 모드에서 인코드되든) 병렬로 디코드할 수 있다. 이에 따라 다중 코어 플랫폼 상에서 디코더의 병렬 구현이 더 많이 사용될 수 있다.
고속 후보 모션 벡터 탐색
DMVD 블록의 ME는 인코더 및 디코더가 동일한 모션 탐색 방식을 이용하는 한 탐색 윈도우 내에서 완전(full) 탐색을 이용하거나, 또는 어떤 다른 고속 모션 탐색 알고리즘을 이용하여 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 고속 후보 기반 ME 프로세스가 이용될 수 있다. 여기서, 모션 탐색 프로세스는 탐색 윈도우 내에서 모든 가능성을 체크하는 대신에, 비교적 작은 후보 모션 벡터들의 집합만을 체크하는 것을 필요로 한다. 인코더 및 디코더는 동일한 후보를 이용하여 임의의 불일치(mismatch)를 방지할 수 있다.
후보 모션 벡터들은 공간적으로 이웃하는 코딩된 블록 및 시간적으로 이웃하는 코딩된 블록들의 모션 벡터들로부터 도출될 수 있다. 후보 모션 벡터들은 그러한 모션 벡터들 주위에서 작은 범위의 모션 탐색을 수행함으로써 정제(refined)될 수 있다.
일 실시예에서, 모든 후보 모션 벡터들이 먼저 체크될 수 있으며, (예컨대, 절대차들의 합을 최소화하는) 최적의 후보가 선택될 수 있다. 이어서, 이러한 최적의 후보 주위에서 작은 범위의 모션 탐색이 수행되어 최종 모션 벡터가 획득될 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 후보 모션 벡터 주위에서 작은 범위의 모션 탐색이 수행되어 이를 정제할 수 있으며, (예컨대, SAD가 최소인) 최적의 정제된 후보가 최종 모션 벡터로서 선택될 수 있다.
구현예
본 명세서에는 기능, 특징, 및 이들의 관계를 예시하는 기능적 구성 요소들(building blocks)을 이용하여 방법 및 시스템이 개시된다. 설명의 편의상, 이러한 기능적 구성 요소들의 경계의 적어도 일부가 본 명세서에서 임의로 정의되었다. 구체적인 기능들 및 이들의 관계가 적절히 수행되는 한 대안의 경계가 정의될 수 있다.
본 명세서에서 개시된 하나 이상의 특징은 이산 및 집적 회로 로직, 주문형 반도체(ASIC) 로직, 마이크로컨트롤러를 포함하여 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 및 이들의 조합으로 구현될 수 있으며, 도메인에 특정한 집적 회로 패키지, 또는 집적 회로 패키지들의 조합의 일부로서 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 소프트웨어라는 용어는 컴퓨터 시스템이 본 명세서에서 개시된 하나 이상의 특징 및/또는 특징들의 조합을 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램 로직이 저장된 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 지칭한다.
전술한 처리의 소프트웨어 또는 펌웨어 실시예가 도 11에 예시되어 있다. 시스템(1100)은 프로세서(1120) 및 컴퓨터 프로그램 로직(1140)을 저장할 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함할 수 있는 메모리(1110)의 주요부를 포함할 수 있다. 메모리(1110)는, 예를 들어, 하드 디스크 및 드라이브, 콤팩트 디스크 및 드라이브와 같은 이동식 매체, 또는 판독 전용 메모리(ROM) 소자로서 구현될 수 있다. 프로세서(1120) 및 메모리(1110)는 버스와 같이 당업자에게 알려진 여러 기술 중 어떤 것이라도 이용하여 통신할 수 있다. 메모리(1110)에 포함된 로직은 프로세서(1120)에 의해 판독되고 실행될 수 있다. 프로세서(1120) 및 메모리(1110)에는 개괄적으로 I/O(1130)로 도시된 하나 이상의 I/O 포트 및/또는 I/O 장치가 또한 연결될 수 있다.
컴퓨터 프로그램 로직(1140)은 로직 모듈(1150-1170)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 로직(1150)은 현재 블록이 DMVD 블록인 경우에 전술한 처리를 담당할 수 있다. 로직(1160)은 현재 블록이 비-DMVD 블록인 경우에 전술한 처리를 담당할 수 있다. 로직(1170)은 전술한 바와 같은 고속 후보 모션 벡터 탐색의 구현을 담당할 수 있다.
본 명세서에서는 여러 실시예가 기술되었지만, 이들 실시예는 단지 예를 들어 제시되었으며 제한하려 제시된 것은 아님을 알아야 한다. 당업자에게는 본 명세서에서 개시된 방법 및 시스템의 정신 및 범주로부터 벗어남이 없이 형태 및 상세 내용의 다양한 변경이 이루어질 수 있음이 자명할 것이다. 따라서, 특허청구범위의 폭 및 범주는 본 명세서에서 개시된 예시적인 실시예 중 어떤 것에 의해서도 제한되지 않아야 한다.

Claims (30)

  1. DMVD 인코드된 블록 및 비-DMVD 인코드된 블록을 수신하는 단계;
    상기 DMVD 인코드된 블록에 대해, 현재 픽쳐(current picture)에서 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들을 이용하지 않고 참조 픽쳐들(reference pictures)에서 시간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들을 이용하여 모션 추정(ME)을 수행하는 단계;
    상기 비-DMVD 인코드된 블록에 대해, 상기 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 예측하고 수신된 데이터와의 모션 벡터 차이를 복원하는 단계; 및
    상기 DMVD 인코드된 블록 및 상기 비-DMVD 인코드된 블록을 병렬로 디코딩하는 단계
    를 포함하고,
    상기 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 예측하는 단계는,
    상기 비-DMVD 인코드된 블록에 이웃하는 DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 모션 벡터를 이용하여 상기 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 예측하는 단계를 포함하고,
    상기 비-DMVD 인코드된 블록에 이웃하는 상기 DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 계산하는 단계는,
    상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 미디언 필터된 값(median filtered value)을 계산하는 단계;
    상기 이웃하는 DMVD 인코드된 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 크기 조정된(scaled) 모션 벡터들의 가중 평균을 계산하는 단계;
    상기 이웃하는 DMVD 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 크기 조정된 모션 벡터들의 미디언 필터된 값을 계산하는 단계;
    (a) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들, 및 (b) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 가중 평균을 계산하는 단계;
    (a) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들, 및 (b) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 미디언 필터된 값을 계산하는 단계; 및
    상기 DMVD 블록의 최적 후보(candidate) 모션 벡터를 작은 범위 내에서 탐색하고, 상기 후보 모션 벡터가 최소 절대차들의 합을 발생하는지 여부에 기초하여 상기 최적 후보 모션 벡터를 선택함으로써, 고속 후보 기반 모션 추정을 수행하는 단계
    중 하나 이상의 단계를 포함하는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 비-DMVD 인코드된 블록에 이웃하는 상기 DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 계산하는 단계는,
    상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 가중 평균(weighted average)을 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 프로세서; 및
    상기 프로세서와 통신하여 다수의 처리 명령을 저장하는 메모리 - 상기 처리 명령들은 상기 프로세서에게,
    DMVD 인코드된 블록 및 비-DMVD 인코드된 블록을 수신하고;
    상기 DMVD 인코드된 블록에 대해, 현재 픽쳐에서 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들을 이용하지 않고 참조 픽쳐들에서 시간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들을 이용하여 모션 추정(ME)을 수행하고;
    상기 비-DMVD 인코드된 블록에 대해, 상기 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 예측하고 수신된 데이터와의 모션 벡터 차이를 복원하며;
    상기 DMVD 인코드된 블록 및 상기 비-DMVD 인코드된 블록을 병렬로 디코드하라고 지시함 -
    를 포함하고,
    상기 프로세서에게 상기 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 예측하라고 지시하는 상기 처리 명령들은,
    상기 프로세서에게 상기 비-DMVD 인코드된 블록에 이웃하는 DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 계산하라고 지시하는 처리 명령들; 및
    상기 프로세서에게 상기 계산된 모션 벡터를 이용하여 상기 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 예측하라고 지시하는 처리 명령들을 포함하고,
    상기 프로세서에게 상기 비-DMVD 인코드된 블록에 이웃하는 상기 DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 계산하라고 지시하는 상기 처리 명령들은,
    상기 프로세서에게 상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 미디언 필터된 값(median filtered value)을 계산하라고 지시하는 처리 명령들;
    상기 프로세서에게 상기 이웃하는 DMVD 인코드된 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 크기 조정된(scaled) 모션 벡터들의 가중 평균을 계산하라고 지시하는 처리 명령들;
    상기 프로세서에게 상기 이웃하는 DMVD 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 크기 조정된 모션 벡터들의 미디언 필터된 값을 계산하라고 지시하는 처리 명령들;
    상기 프로세서에게, (a) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들, 및 (b) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 가중 평균을 계산하라고 지시하는 처리 명령들;
    상기 프로세서에게, (a) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들, 및 (b) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 미디언 필터된 값을 계산하라고 지시하는 처리 명령들; 및
    상기 프로세서에게 상기 DMVD 블록의 최적 후보 모션 벡터를 작은 범위 내에서 탐색하고, 상기 후보 모션 벡터가 최소 절대차들의 합을 발생하는지 여부에 기초하여 상기 최적 후보 모션 벡터를 선택함으로써, 고속 후보 기반 모션 추정을 수행하라고 지시하는 처리 명령들
    중 하나 이상의 처리 명령들을 포함하는 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 상기 프로세서에게 상기 비-DMVD 인코드된 블록에 이웃하는 상기 DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 계산하라고 지시하는 상기 처리 명령들은,
    상기 프로세서에게 상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 가중 평균(weighted average)을 계산하라고 지시하는 처리 명령들을 포함하는 시스템.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 컴퓨터 프로그램 로직이 내부에 저장된 컴퓨터 판독가능한 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램 로직은,
    프로세서에게 DMVD 인코드된 블록 및 비-DMVD 인코드된 블록을 수신하도록 하는 로직;
    상기 프로세서에게, 상기 DMVD 인코드된 블록에 대해, 현재 픽쳐에서 공간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들을 이용하지 않고 참조 픽쳐들에서 시간적으로 이웃하는 재구성된 픽셀들을 이용하여 모션 추정(ME)을 수행하도록 하는 로직;
    상기 프로세서에게, 상기 비-DMVD 인코드된 블록에 대해, 상기 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 예측하고 수신된 데이터와의 모션 벡터 차이를 복원하도록 하는 로직; 및
    상기 프로세서에게 상기 DMVD 인코드된 블록 및 상기 비-DMVD 인코드된 블록을 병렬로 디코딩하도록 하는 로직
    을 포함하고,
    상기 프로세서에게 상기 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 예측하도록 하는 컴퓨터 프로그램 로직은,
    상기 프로세서에게 상기 비-DMVD 인코드된 블록에 이웃하는 DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 계산하도록 하는 로직; 및
    상기 프로세서에게 상기 계산된 모션 벡터를 이용하여 상기 비-DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 예측하도록 하는 로직을 포함하고,
    상기 프로세서에게 상기 비-DMVD 인코드된 블록에 이웃하는 상기 DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 계산하도록 하는 컴퓨터 프로그램 로직은,
    상기 프로세서에게 상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 미디언 필터된 값(median filtered value)을 계산하도록 하는 로직;
    상기 프로세서에게 상기 이웃하는 DMVD 인코드된 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 크기 조정된(scaled) 모션 벡터들의 가중 평균을 계산하도록 하는 로직;
    상기 프로세서에게 상기 이웃하는 DMVD 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 크기 조정된 모션 벡터들의 미디언 필터된 값을 계산하도록 하는 로직;
    상기 프로세서에게, (a) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들, 및 (b) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 가중 평균을 계산하도록 하는 로직;
    상기 프로세서에게, (a) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들, 및 (b) 상기 이웃하는 DMVD 블록에 시간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 미디언 필터된 값을 계산하도록 하는 로직; 및
    상기 프로세서에게 상기 DMVD 블록의 최적 후보 모션 벡터를 작은 범위 내에서 탐색하고, 상기 후보 모션 벡터가 최소 절대차들의 합을 발생하는지 여부에 기초하여 상기 최적 후보 모션 벡터를 선택함으로써, 고속 후보 기반 모션 추정을 수행하도록 하는 로직
    중 하나 이상의 로직을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 매체.
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  23. 삭제
  24. 제21항에 있어서, 상기 프로세서에게 상기 비-DMVD 인코드된 블록에 이웃하는 상기 DMVD 인코드된 블록의 모션 벡터를 계산하도록 하는 컴퓨터 프로그램 로직은,
    상기 프로세서에게 상기 이웃하는 DMVD 블록에 공간적으로 이웃하는 블록들의 모션 벡터들의 가중 평균(weighted average)을 계산하도록 하는 로직을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 매체.
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